象山港水交换数值研究 Ⅱ.模型应用和水交换研究

使用水平二维对流－扩散型水交换模式模拟研究了象山港的水交换,对不同区域的水交换控制机理作了初步探讨,象山港水交换状况与其控制机制的区域性变化很大。牛鼻水道至佛渡水道是一个潮流较强的潮通道;９０％水交换周期为５天左右。象山港狭湾内水交换周期较长,湾顶处９０％水交换的周期约为８０天左右。     

象山港分区水交换数值研究

在验证良好的三维斜压潮流数学模型的基础上,将象山港划分成7个海区,以7种不同的溶解态保守性物质为示踪剂,建立对流-扩散型的海湾水交换数值模型,采用关联矩阵法来描述各区之间以及各区与外海之间的水交换特性。通过不同示踪剂的浓度分布,计算了15、30、45、60和80d的水交换矩阵。由各时刻水交换矩阵可知,在象山港的7个子区中与湾外水的水交换速度最快的为Ⅰ区,最慢的为Ⅶ区。Ⅲ区(西沪港)、Ⅵ区(黄墩港)和Ⅶ区(铁港)内水体与湾外海水之间的水交换速度缓慢,但与区域外水体之间的交换速度要明显快于其他几个海区。从水交换矩阵可以看出西沪港、黄墩港和3个内港之间相互交换的海水量很小。     

象山港水交换特性研究

在验证良好的三维斜压潮流数学模型的基础上,以溶 解态的保守性物质为示踪剂,建立对流-扩散型的海湾水交换数值模型,计算了象山港水体半交换时间和平均滞留时间,并研究了斜压动力对湾内外水交换的贡献。研究结果表明,象山港水交换速度的区域性变化较大,水体半交换时间和平均滞留时间由象山港口门向湾顶逐渐增加,口门附近半交换时间在5d以内,平均滞留时间为5~10 d;湾顶水交换速度缓慢,水体半交换时间为30~35 d,平均滞留时间为35~40d。斜压动力对狭湾外段水交换影响较弱,对狭湾内段有较大的影响。     

污染物动力扩散数值模型模拟研究 ——以象山港为例

文章建立污染物动力扩散数值模型,并将模型应用于象山港污染物扩散的模拟计算。研究结果表明：象山港海域化学需氧量、无机氮和活性磷酸盐源强的实测值与模型模拟结果之间的相对误差基本小于15％;污染物动力扩散数值模型在总体上有效模拟了象山港化学需氧量、无机氮和活性磷酸盐等污染物的浓度分布,为该模型在其他海域的应用提供参考依据。     

渤海湾水交换的数值研究

采用三维水动力和水交换数值模型FVCOM,建立了渤海湾附近海域的水交换数值模型,经实测潮汐和潮流数据验证,模型结果良好,并通过模型对渤海湾的水交换过程进行了研究。结果表明,渤海湾海域总体水体交换率较低,水体半交换周期达323 d;渤海湾中部海域的水交换率相对较高,西北部海域和南部海域的水交换率较低,尤其是西南部海域,由于阻隔带的作用,水体交换能力最弱。因此,在进行污染物排放时,应注意选择污染物的排放位置和排放时间。     

半封闭海湾的水交换数值模拟研究

基于采用不规则三角网格和有限体积方法的FVCOM模式,建立半封闭海湾-湛江湾附近海域的三维潮汐潮流数值模型,通过验证,结果与观测数据符合良好,并在此模型基础上对湛江湾的水交换状况进行了数值模拟,将湛江湾划分成3个区域,针对各区域进行了水交换能力研究,研究结果表明:由于湛江湾内不同区域的地形和地理位置变化较大,使得湛江湾内不同区域交换能力相差较大,其中,靠近湛江湾出口处交换能力最强,特呈岛以北海域交换能力最弱,交换时间与物质的初始浓度无关,与投放时刻和外源强迫密切相关,在治理湛江湾环境时,应分区进行,注意选择污染物排放时间和位置。     

象山港电厂温排水的实测和数值模拟研究

为了研究象山港电厂温排水的热污染问题,对其附近海域的潮流和水温扩散进行了实测研究,给出了该海域潮流及水温扩散的特征。同时利用近海潮流模式(ECOMSED)建立了象山港潮流三维数值模型,对研究海域的潮流和水温扩散进行了模拟,得到了大小潮涨、落憩时刻的温升场的扩散范围,对比分析发现数模结果与实测结果符合较好。     

胶州湾水交换的数值研究

基于一个成熟的水动力模型ECOM（Estuary Coastal Ocean Model），对胶州湾潮波系统及其驱动下的标识质点运移规律进行数值模拟。将胶州湾划分为6个区域，定量研究了整个海湾水的存留时间和不同区域水的交换能力，并指出流场结构对湾内水交换起了决定性作用。研究结果表明，湾内两余流涡对质点运动起阻碍作用，使得流入余流涡对的质点很难流出；海湾水交换有赖于初始投放时刻；东岸区域质点运移规律表明，东岸排污对前海旅游区和西岸养殖区均无很大影响。     

象山港多年围填海工程对水动力影响的累积效应

由于土地资源开发和围塘养殖等需要,多年以来象山港实施了大量的围填海工程.单个的小面积围填海工程对海湾的影响并不大,但是在较长时间段内,多个围填海工程的累积效应却比较明显.本文在POM(Princeton Ocean Model)模型的基础上,利用动边界处理技术,针对1963,2003和2010年3个不同时期的岸线与地形...     

象山港潮波响应和变形研究 Ⅱ.象山港潮波数值研究

通过象山港水域的潮波运动数值模拟,分析了象山港M4分潮的生成和增长机制．结果说明,潮波传播中的非线性底摩擦效应是M4分潮生成和增长的主要控制因子,M4分潮在湾内的共振现象也起着重要的放大作用二平流效应在绝大部分区域中抑制了M4分潮的发展,只有在佛渡水道中一些岛屿周围极小区域内对M4分潮有增强作用．潮滩在湾内对M4分潮的影响极其微弱．     

吕宋海峡水交换季节变化的数值研究

提要利用POM(Princeton Ocean Model)对吕宋海峡附近的环流情况进行数值模拟,结果表明,吕宋海峡净流量季节变化明显,除5月和6月为东向净流外,全年自7月至翌年4月皆为西向净流。7月至11月净流量由1.6Sv(1Sv=1×106m3/s)持续增加至14Sv,12月至翌年4月净流量从13.8Sv持续减小至3.1Sv。年平均值为5.7Sv。500m以上,秋、冬季有明显的黑潮分支进入南海,而在春、夏季黑潮南海分支消失或者较弱。在500m以下,黑潮位置由于北赤道流分岔位置的变化而发生南北移动,从而影响黑潮深层入侵南海。作者以保持与表层流速方向相一致的最大深度为界将流场分为上下两层,上层西向(入)流区域占据吕宋海峡南部、中部,秋、冬季范围最大,夏季向中部收缩,其深度空间分布呈东浅西深结构,在吕宋海峡入口处,入流深度呈南北浅中间深的结构。上层东向(出)流主要分布在海峡北部,夏季向南部扩展,范围最大。120.75°E断面除9月和10月外,下层净输运量与上层反方向。9月和10月上、下层净输运量皆为西向。上层年平均净流量为?7.6Sv(这里"?"表示净流量向西,下同),下层为1.8Sv。上层出入流深度随季节上下浮动范围可达数百米,海峡中部入、出流最深可达1800m。     

近十年来渤海湾围填海工程对渤海湾水交换的影响

近十年来我国海岸带地区快速城市化,对土地的需求持续高涨,导致沿海地区围海造地现象愈演愈烈,海湾纳潮海域面积持续萎缩,对海湾的水交换带来了较大压力。为此,选取我国海岸带快速城市化的典型区域——渤海湾为例,研究近十年来渤海湾海岸带城市化对渤海湾水交换的影响。基于国际流行的MIKE3水动力模型耦合粒子追踪模块,应用2000年和2010年两个典型年份的渤海湾岸线资料,分别计算了2000年和2010年渤海湾环流系统及其驱动下的水质点运移规律和变化特征。研究将渤海湾划分为8个区块,定量化研究和对比了近十年来由于渤海湾持续围填海导致的海湾水存留时间和不同区块水交换能力的变化。结果表明,随着近十年来渤海湾沿岸快速城市化产生的岸线变化,导致湾内环流涡旋增多,决定湾内水交换的流场结构发生了显著变化,导致各区块的水交换能力和平均水存留时间不仅存在较大差异,而且发生了显著的变化。与2000年相比,2010年天津港、黄骅港和曹妃甸港区海域的平均水存留时间明显增加,水交换率下降,对区域水质的改善十分不利。     

杭州湾潮波运动的一个三维数值模型

应用坐标变换对杭州湾进行了潮波运动的三维数值计算。计算结果与实测符合良好。     

杭州湾开挖深水航道对潮流影响的数值研究

采用ｘ方向伸展坐标下的二,三维方程,建立了开避或增深深水航道前后的潮流场数值模模式。该模式在航道横向上网格变距,以保证航道横向上有一定量的网格覆盖。在计算中采用二,三维交替进行,既节省大量计算时间,又保证了计算的稳定性。     

夏季长江冲淡水转向机制的数值试验

利用普林斯顿海洋环流模式(POM)，通过一系列的理想试验，探讨了夏季长江冲淡水的扩展机制。结果表明：(1)倾斜底形是夏季长江冲淡水向东北偏转的一个必要条件；夏季冲淡水向东北偏转是南风、斜压效应和底形的共同作用的结果，其中风应力和底形的相互作用占主导地位；单纯的底形东倾不能使冲淡水向北偏转。平底时，南风和淡水浮力强迫都不能使冲淡水向北偏转。(2)无风时，人海淡水可以在河口附近强迫出一个反气旋涡旋和贴岸南下的狭窄的沿岸流，反气旋涡旋与淡水浮力强迫(斜压效应)有关，南下沿岸流则与质量输入有关；平底时，反气旋涡旋位于河口正东，倾斜底形时，反气旋涡旋向北拉伸，冲淡水的一部分沿岸向北扩展；人海淡水在河口附近强迫出一个闭合的垂直环流圈：上层为离岸流，淡水向外海扩展，约在离岸30—45km处有下降流；低层有高盐水沿海底流向河口，约在离河口。lOkm处与向海的径流相遇，引起上升流。     

胶州湾跨海大桥对海湾水体交换的影响

跨海大桥的建设有利于环湾经济的发展,但桥墩入水不可避免地会对海湾内水动力和水交换造成一定的影响。本文以胶州湾为例,利用无结构网格有限体积海洋模型,建立了能够描绘胶州湾跨海大桥入海桥墩的高精度网格,构造了胶州湾及邻近海域的三维水动力模型,模拟了胶州湾建桥前后的潮(余)流结构。在此基础上,通过污染物示踪对比了胶州湾内污染物在建桥前后的对流扩散过程。模拟结果表明,大桥的建设对胶州湾南部大部分区域的影响较小,包括潮(余)流、水交换等方面;但对大桥北侧以及南侧靠近大桥一定范围内的区域有显著影响。大桥北侧潮致余流整体减小约2cm/s,靠近桥南侧的余流则由向北转为沿桥向东流动。由于大桥的影响,污染物在大桥北侧堆积,重点集中于桥北的红岛以西(Ⅰ区)沿岸区域以及红岛以东(Ⅱ区)大部分区域。其中,Ⅰ区建桥后的半交换时间增加了2.00d,Ⅱ区增加了2.04d。在减缓污染物扩散速率的同时,大桥也同样阻碍了径流输出的淡水向胶州湾南部的输运,使得桥北水体的盐度降低,有可能是造成近年来胶州湾冬季冰情加剧的原因之一。     

杭州湾潮致余流数值研究

运用１９５９年１０月－１９９２年５月在杭州湾２５０余测次海流周日连续观测资料，运用σ坐标系下的三维潮控制方程，模拟该湾的欧拉余流，进行欧拉余流产生机制的数值试验；并根据欧拉流动的数值计算结果，采用拉格朗日速度在欧拉流场的近似展开，求得水质点运动轨迹和速度。结果表明，杭州湾潮致余流的最大余流速度为４６．０ＣＭ／Ｓ，惯性效应是杭州湾潮致余流产生的主要原因，杭州湾拉格朗月余流场被逆时针的大涡旋控制，表层     

芝罘湾海水交换特性的研究

本文以实测资料研究了烟台芝罘湾的海水交换特性,认为湾内流速较低,水动力较差;为研究芝罘湾水体中各种污染物质的环境容量提供了基础性资料。